高中物理第十七章波粒二象性章末复习课新人教选修3-5

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2020年高中物理第17章波粒二象性章末复习方案课件新人教版选修3_5

解析 (1)设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子
频率为ν，每个光子的能量ε＝hν，则P＝nΔhtν，
而ν＝cλ，Δt＝1 s，
解得n＝
PΔtλ hc
＝
60×1×663×10－9 6.63×10－34×3×108
个＝2.0×1020
个．
(2)在时间Δt内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末动量变为零，据题中信息可知，n个光
2．光源的功率、光的强度与光子数的相关计算根据爱因斯坦的光子说，光源的功率和光的强度是两个不同概念． (1)光源的功率(P)——光源单位时间内辐射光子的总能量，即P＝Nhν．式中N表示光源单位时间内辐射的光子数．
(2)光的强度(I)——在单位时间内垂直通过单位面积
的光子的总能量，即I＝N0hν． N0表示单位时间垂直通过单位面积的光子数．
【变式1】激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为793.4 nm.问每个光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)
在入射光的频率不变的情况下，光的强度正比于单位时间内照射到金属表面上单位面积的光子数．但若换用不同频率的光照射，若光的强度相同，单位时间内照射到金属表面单位面积的光子数不同．
【例题1】光具有波粒二象性，光子的能量ε＝
hν，其中频率ν表示波的特征．在爱因斯坦提出光子说
之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波
故每个光脉冲含有光子数n＝

高中物理第十七章波粒二象性章末复习总结17新人教版选修3_5

第十七章波粒二象性1. [2014·江苏高考]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的________。

A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：由光电效应方程E km ＝h ν－W ＝h ν－h ν0钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p ＝2mE km ，故动量小，由λ＝h p ，可知波长较大，则频率较小，选项A 正确。

答案：A2．[2014·广东高考]在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A ．增大入射光的强度，光电流增大B ．减小入射光的强度，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析：在发生光电效应的前提下，光电流大小与λ射光的强度成正比，A 对。

能否发生光电效应由λ射光的频率决定，B 错，由E k ＝h ν－W 0可知。

C 错，D 对。

答案：AD3．[2013·上海高考]某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m ，功率为5.0×10－3 W 的连续激光。

已知可见光波长的数量级为10－7 m ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的( )A ．是紫外线B ．是红外线C ．光子能量约为1.3×10－18 JD ．光子数约为每秒3.8×1016个解析：由于激光波长大于可见光波长，所以该激光器发出的是红外线，选项B 正确，A 错误。

由E ＝hc λ可得光子能量约为E ＝6.63×10－34×3×1081.5×10－6 J ＝1.3×10－19 J ，选项C 错误。

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h p 概率波波长：λ＝___
粒子具有波粒二象性
h 4π 不确定性关系：ΔxΔp≥___
题型探究
例1
激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发
射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间 Δt为1.0×10－11 s，波长为 793.4 nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J· s，光速c＝3×108 m/s) 答案 3×10－3 m 4×1017个
坐标系中，则正确的图是
√
解析
答案
四、波粒二象性的理解
1.光的波粒二象性
(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效
应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微
观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为.
(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出
光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个光子 ____
光子说光子的能量：ε＝ hν h λ 光子的动量：p＝___ 少量光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性光具有波粒二象性高频光子粒子性显著，低频光子波动性显著光传播时表现出波动性，与微粒作用时表现出粒子性
德布罗意提出粒子具有波动性：物质波或概率波波粒二象性电子的衍射现象证实了粒子的波动性 ______ 粒子的波动性
第十七章
波粒二象性
章末总结
内容索引
知识网络
题型探究
达标检测
知识网络
能量的波粒二象性光的粒子性量子化

人教版高中物理选修3-5章总结复习素材：第17章波粒二象性知识点

人教版高中物理选修3-5章总结复习素材：第17章波粒二象性知识点(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--选修3-5知识点第十七章波粒二象性能量量子化一、黑体与黑体辐射1、热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。

物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的視觉。

当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。

2、热辐射的特性：辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

3、黑体：物体表面能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。

除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。

一些物体在光线照射下看起来比较黑，那是因为它吸收电磁波的能力较强，而反射电磁波的能力较弱。

4、黑体辐射：辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

二、黑体辐射的实验规律1、从中可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的强度有所增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

2、维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大。

3、瑞利公式在长波区与实実验基本一致，但在短波区与实验严重不符，不但不符，而且当趋于0时，辐射强度竟变成无穷大，这显然是荒谬。

三、能量子1、ε叫能量子，简称量子，能量是量子化的，只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量。

2、普朗克常量：对于频率为ν的能量子最小能量：ε=hνh=10-34J/s。

——普朗克常量光的粒子性光是电磁波：光的干涉、衍射现象说明光是波。

一、光电效应的实验规律1、光电效应：即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，发射出来的电子叫光电子。

2、研究光电效应的电路图：①K在受到光照时能够发射光电子汗，②光电子在UAK电场作用下形成光电流，③阳极A 吸收阴极K发出的光电子。

3、存在着饱和电流：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。

物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习PPT〔完美版〕

【解析】光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A错．由hν=W+Ek和Uq=Ek知，CD正确．
16
例、某金属用频率为v2 的光照射时产生的光电子的最大初动能是用频率为v1的光照射产生的光电子的最大初动能的2倍，则这种金属的逸出功W
＝ h2(γ1γ2)．
解： EK1hγ1W
EK2hγ2W
Ek
0
αν
返回
关于光电效应，下列几种叙述正确的是( ) A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比 B．光电流的强度与入射光的强度无关 C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
3
③能量子的能量ε＝___h_ν_. 即能量子的能量在数值上等于辐射的频率ν和一个常数h的乘积． h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s. (2)能量的量子化是指在微观领域中能量的不连续变化，即只能取__分__立__值__的现象．
4
二、光子说：对光电效应的解释 1．光子说概述：爱因斯坦于__1__9_0_5年提出光子说．光在传播过程中，也是不连续的．它由数值分立的能量子组成．爱因斯坦称这些能量子为光量子，也称为“光子”．一个光子的能量为E＝hν，ν为光的频率，h 为普朗克常量．
h γ2W 2γ (1h W)
W h2(γ1γ2)
返回
每个人的心灵深处都有着只有他自己理解的东西。对具有高度自觉与深邃透彻的心灵的人来说，痛苦与烦恼是他必备的气质。在一切创造物中间没有比人的心灵更美、更好的东西了。唯有心灵能使人高贵。所有那些自命高贵而没有高贵的心灵的人，都像块污泥。一个人只要他有纯洁的心灵，无愁无恨，他的青春时期，定可因此而延长。能充实心灵的东西，乃是闪烁着星星的苍穹，以及我内心的道德律。你的心灵常常是战场。在这个战场上，你的理性与判断和你的热情与嗜欲开战。无所事事并非宁静，心灵的空洞就是心灵的痛苦。

高中物理第十七章波粒二象性章末复习总结17课件新人教版选修35

答案：153 V
第三十一页，共31页。
A．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现双缝干涉图样
B．使光子一个一个地通过双缝干涉实验装置的狭缝，如果时间足够长，底片上将出现不太清晰的双缝干涉图样
C．大量光子的运动规律显示出光的粒子性 D．个别光子的运动显示出光的粒子性
第二十五页，共31页。
[解析] 单个光子运动具有不确定性，大量光子落点的概率分布遵循一定规律，显示出光的波动性。使光子一个一个地通过双缝，如果时间足够长，底片上会出现明显的干涉图样， A正确，B、C错误；由光的波粒二象性知，个别光子的运动显示出光的粒子性，D正确。
第八页，共31页。
电子吸收光子能量后，一部分克服
光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关
阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频
率增大而增大
第九页，共31页。
第二十七页，共31页。
(4)波动性与粒子性的统一：由光子的能量E＝hν，光子的
动量p＝
h λ
表达式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：
表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征
的物理量——频率ν和波长λ。
(5)理解光的波粒二象性时不可把光当成宏观概念中的波，
也不可把光当成宏观概念中的粒子。
第二十一页，共31页。
(2)在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同。但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹。可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象。

高中物理第十七章波粒二象性章末复习课新人教版选修3-5

章末复习课【知识体系】主题1 光电效应及光电效应方程有关光电效应的问题主要有两个方面，一是关于光电效应现象中有关规律的判断，二是应用光电效应方程进行简单的计算．处理该类问题关键是掌握光电效应的规律，明确各物理量之间的决定关系．光电效应的规律是：①截止频率ν0，是能使金属发生光电效应的最低频率，这也是判断能否发生光电效应的依据．若ν<ν0，无论多强的光照射时，都不能发生光电效应；②最大初动能E k，与入射光的频率和金属的逸出功有关，与光强无关；③饱和光电流与光的强度有关，在入射光频率不变的情况下，光强正比于单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数．光电子的最大初动能跟入射光的能量hν、金属逸出功W0的关系为光电效应方程，表达式为E k＝hν－W0，反映了光电效应现象中的能量转化和守恒．【典例1】关于光电效应的规律，下列说法不正确的是( )A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大B．当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多C．对某金属，入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功越大的金属产生的光电子的最大初动能也越大解析：由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可知，入射光频率ν越高，E k值越大，故A项正确；当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射到金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故B项正确；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率，所以入射光波长必须小于一极限波长，才能产生光电效应，故C项正确；不同金属W0不一样，由E k＝hν－W0知，同频率的光照射时，逸出功W0大的金属，光电子的最大初动能小，所以D项错误．答案：D针对训练1．(多选)由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法正确的是( )A ．νc 表示截止频率B ．W 0的绝对值等于逸出功C ．直线的斜率表示普朗克常量h 的大小D ．图线表明最大初动能与入射光频率成正比解析：由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，当E k ＝0时，νc ＝W 0h 即为某金属的截止频率；当ν＝0时，E k ＝－W 0，可见W 0的绝对值就是该金属对应的逸出功；而该直线的斜率tan α＝ΔE k Δν＝h 即为普朗克常量．故选项A 、B 、C 正确．答案：ABC主题2 波粒二象性1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．6．处理光的波粒二象性的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波．【典例2】关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波与机械波是同种波C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，仍表现出波的特性解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述．答案：D针对训练2．(多选)对光的认识，以下说法中正确的是( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D.答案：ABD统揽考情本章内容定性要求的多，定量计算的少，高考一般重点是考查：①光子能量的理解；②光电效应现象及光电效应方程的理解；③光的波粒二象性以及物质波的理解，多以选择题形式出现．尽管高考试题的难度不大，但对知识的掌握必须做到系统化、条理化．真题例析(2015·课标全国Ⅰ卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据动能定理有12m e v 2e ＝eU c 和爱因斯坦光电效应方程有12m e v 2e ＝hν－W 0，可得：遏制电压U e ＝he ν＝W 0e ，结合U c －ν图，斜率即k ＝he ，截距为b ＝W 0e ，可得：普朗克常量h ＝ek ，所用材料的逸出功W 0＝－eb .答案：ek －eb针对训练(2015·课标全国Ⅱ卷)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E ．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析：电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误．答案：ACD1．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：光电效应说明光的粒子性，所以A项正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B项正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C项错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp，p2＝2mE k，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波长较短，所以D项错误．答案：AB2．已知钙和钾的截止频率分别为7.73 ×1014 Hz 和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A．波长B．频率C．能量D．动量解析：金属的逸出功W0＝hν0，据爱因斯坦的光电效应方程E k＝hν－W0可知，从金属钾表面飞出的光电子最大初动能较钙的大，金属钙表面飞出光电子能量E 小，因λ＝hc E ，所以从钙表面逸出功的光电子具有较大的波长，选A.答案：A3．(多选)对光电效应的理解正确的是( ) A ．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B ．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C ．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D ．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同解析：金属内的每个电子吸收一个光子，获得能量，若足够克服金属做功，就能逸出金属，若不够金属做功，就不会逸出金属，不会发生积累，故A 错误；根据光电效应的条件可知入射光的能量小于电子脱离某种金属已做功的最小值，就不能发生光电效应，故B 正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，故C 错误；不同的金属逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率也不同，故D 正确．答案：BD4．(多选)关于光的波粒二象性的理解正确的是( )A ．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B ．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C ．高频光是粒子，低频光是波D ．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著解析：大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A 正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B 错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C 错误；光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D正确．答案：AD。

高中物理第17章波粒二象性第3节粒子的波动性课时作业新人教版选修3_5

第3节粒子的波动性基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)1．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是导学号 96140166( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波与机械波是同样的一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性答案：D解析：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性。

粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说。

2．下列说法中正确的是导学号 96140167( )A．物质波属于机械波B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性答案：C解析：物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显而已，故只有C对。

3．有关光的本性，下列说法中正确的是导学号 96140168( )A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性答案：D解析：光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错、D对；光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错；大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错。

4．频率为ν的光子，德布罗意波长为λ＝hp，能量为E ，则光的速度为导学号 96140169( )A ．E λhB ．pEC ．EpD ．h 2Ep答案：AC解析：根据c ＝λν，E ＝h ν，λ＝h p ，即可解得光的速度为E λh 或E p。

【人教版高中物理选修3-5】第17章波粒二象性复习课件

第17章波粒二象性
一、对黑体及黑体辐射的理解
热辐射特点
吸收、反射特点
一辐射电磁波的情况与温
般度有关，与材料的种类
物及表面状况有关
体
既吸收，又反射，其能力与材料的种类及入射光波长等因素有关
辐射电磁波的强度按波黑
长的分布只与黑体的温体
度有关
完全吸收各种入射电磁波，不反射
人教版高中物理选修3-5
第17章波粒二象性

一个假设：普朗克的能量量子化假设。本章内容可分为三个单元：( 第一～二节)主要介绍了能量量子化和光的粒子性；第二单元(第三节)介绍了粒子的波动性；第三单元(第四～五节)介绍了概率波和不确定性关系。本章的重点是：普朗克的能量量子化假设、光电效应、光电效应方程、德布罗意波。本章的难点是：光电效应的实验规律和波粒二象性。
你想探究什么是能量量子化吗？
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第17章波粒二象性
知识点1 黑体与黑体辐射
1.热辐射 (1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。 (2)特征：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
人教版高中物理选修3-5
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图所示。
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加； (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
人教版高中物理选修3-5
第17章波粒二象性
人教版高中物理选修3-5
第17章波粒二象性
知识点3 能量子
1.定义：普朗克认为，带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。

物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习

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物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习（共17张 ppt） (共17张PPT)
物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习（共17张 ppt） (共17张PPT)
例1
光电效应的规律是：
(1) 任何一种金属都有一__极__限____频率, 入射光的频率必须_大__于_____这个频率, 才能产生光电效应;
一、黑体辐射：能量子假说的提出 1．黑体辐射 (1)黑体：如果一个物体能够吸收照射到它上面的 _全__部__辐__射___而无反射，这种物体就是黑体． (2)黑体辐射：黑体发出的电磁辐射．
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2．能量子假说 (1)能量子 ①提出的目的：普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的． ②含义：物质发射(或吸收)能量时，能量不是 __连__续__的__，而是__一__份__一__份__地进行的，每一份就是一个最小的能量单位．这个不可再分的最小的能量单位称为“能量子”．
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三、光的波粒二象性：光的本性揭示 1．爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有____粒__子__性，而在此之前，人们所观察到光的干涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具有 ___波___动__性，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有______波__粒__二__象．性 2．在宏观上大量光子表现为波动性，在微观上少数光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性,即光具有波粒二象性.波粒二象性揭示了光的本性．

2019-2020学年(新版)高中物理第十七章波粒二象性章末整合学案(新人教版)选修3-5

2019-2020学年(新版)高中物理第十七章波粒二象性章末整合学案(新人教版)选修3-5波粒二象性⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧能量的量子化⎩⎪⎨⎪⎧黑体与黑体辐射：电磁辐射不连续黑体辐射的实验规律：各种波长的辐射都与温度有关能量子⎩⎪⎨⎪⎧定义：每一份辐射的能量是一个能量子大小：ε＝h ν，h ＝6.63×10－34J ·sSP （]光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧光电效应⎩⎪⎨⎪⎧概念：光照使金属发射电子的现象实验规律⎩⎪⎨⎪⎧任何金属都存在极限频率最大初动能与光频率是一次函数关系光电子数目正比于光强瞬时性爱因斯坦光电效应方程：E k＝h ν－W康普顿效应：X 射线对石墨晶体的散射，说明光具有动量光子说⎩⎪⎨⎪⎧光子：光辐射不连续，每一份光叫做一个光子光子的能量：ε＝h ν光子的动量：p ＝hλ光具有波粒二象性⎩⎪⎨⎪⎧少量光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性高频光子粒子性显著，低频光子波动性显著光传播时表现出波动性，与微粒作用时表现出粒子性粒子的波动性⎩⎪⎨⎪⎧德布罗意提出粒子具有波动性：物质波或概率波电子的衍射现象证实了粒子的波动性概率波波长：λ＝hp粒子具有波粒二象性不确定性关系：Δx Δp ≥h4π一、量子论与光子说1．量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量E ＝h ν.2．光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即E ＝h ν，其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s.例1 下列对光子的认识，正确的是( )A ．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B ．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C ．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D ．光子的能量跟光的频率成正比答案 CD解析根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A 、B 选项错误，C 选项正确；由ε＝h ν知，光子能量ε与其频率ν成正比，故D 选项正确．例2 已知：功率为100 W 的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c ＝3.0×108m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，假定所发出的可见光的波长都是560 nm ，计算灯泡每秒内发出的光子数．答案 1.4×1019个解析一波长为λ的光子能量为E ＝hcλ，设灯泡每秒内发出的光子数为n ，灯泡电功率为P ，则n＝kP E ，式中k ＝5 %是灯泡的发光效率．联立两式得n ＝kP λhc，代入题给数据得n ＝1.4×1019(个)．二、光电效应的规律和光电效应方程 1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光频率必须大于极限频率才会产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大． (3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比． (4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s. 2．爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0.W 0表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W 0＝h νc .例3 1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( ) A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D ．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案AD解析根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，故A、D 正确；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错．例4用波长为2.0×10－7 m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014 Hz B．7.9×1014 HzC．9.8×1014 Hz D．1.2×1015 Hz答案 B解析由爱因斯坦光电效应方程得h cλ＝E k＋W0，而金属的逸出功W0＝hνc，由以上两式得，钨的极限频率为：νc＝cλ－E kh＝7.9×1014 Hz，B项正确．三、用图象表示光电效应的规律1．E kν图象图1根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k是入射光频率ν的一次函数，图象如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h.2．IU图象图2光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图2所示，图中I m为饱和光电流，U c为遏止电压．利用12m e v 2m ＝eU c 可得光电子的最大初动能．例5 (1)研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图3(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是 ________________________________________________________________________.答案 (1)C (2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析 (1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU c ＝12mv 2m ＝h ν－W 0知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C 项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子、大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝h p.物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．例6 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( ) A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多 B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C ．质量为10－3kg 、速度为10－2m/s 的小球，其德布罗意波长约为10－23m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案 BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A 不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C 不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D 正确．故选BD.。

2018_2019高中物理第十七章波粒二象性章末小结课件新人教版选修3_5ppt版本

34J·s。
答案：(1)hcν
2hν c
(2)钠、钾、铷能发生光电效应
解析：(1)频率为 ν 的光子的动量为 p＝hλ＝hcν，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小 2p＝2hcν。
(2)光子的能量 E＝hλc 取 λ＝4.0×10－7m，则 E≈5.0×10－19J 根据 E>W0 判断，钠、钾、铷能发生光电效应。
Ek＝hν－W＝h2λc0 －hλc0＝hλc0 λ0
根据 p＝hλ，得 A、B 两光子的动量之比ppAB＝λ20＝12。
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ACE
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5．(2016·江苏物理，12C)(1)已知光速为 c，普朗克常数为 h，则频率为 ν 的
hν 光子的动量为__c____。用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回
谢谢
属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为λ20的单色光 B 照射该金属板时， c
光电子的最大初动能为__h_λ_0___，A、B 两种光子的动量之比为__1_∶__2___。(已知普朗克常量为 h、光速为 c)
解析：该金属的逸出功 W＝hν0＝hλc0 波长为λ20的单色光的频率 ν＝2λc0 根据光电效应方程得，光电子的最大初动能
(1)常见物理量的求解物理量
最大初动能 Ek
遏止电压 Uc
截止频率 νc
求解方法 Ek＝hν－W0，ν＝cλ eUc＝Ekm⇒Uc＝Eekm
νc＝Wh 0Biblioteka 单击此处编辑母版文本样式
典例 1
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ABC
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【优选整合】人教版高中选修3-5-《第十七章波粒二象性》章末总结(练)含答案解析

【优选整合】人教版高中选修3-5-《第十七章波粒二象性》章末总结（练）学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列说法中正确的是A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B．在完成α粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C．玛丽·居里首先发现了放射现象D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子2．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是()A．康普顿效应现象说明光具有波动性B．当光子与晶体中电子碰撞后，光子能量减少C．当光子与晶体中电子碰撞后，光子频率增加D．当光子与晶体中电子碰撞后，光子质量不变3．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。

则可判断出（）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能4．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（）A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用频率较低的光照射D．换用波长较短的光照射5．一个质量为m 、电荷量为q 的带电粒子,由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U),该粒子的德布罗意波长为 ( )AB ．h 2mqUC D二、多选题 6．实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性的是( )A ．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构7．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A 单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B 单色光照射光电管时不发生光电效应，则( )A ．A 光的强度大于B 光的强度B ．B 光的频率大于A 光的频率C ．用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是由a 流向bD ．用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是由b 流向a8．如图为演示光电效应的装置，闭合开关S ，当用某种频率的光照射光电管时，电流表A 有示数，则下列说法中正确的是（）A ．断开开关S ，则电流表示数为零B ．将滑动变阻器的滑片c 向a 端移动，电流表的示数减小C ．换用频率更高的光照射光电管，并将电源反接，电流表的示数一定增大D ．增大照射光电管的光照强度，同时将滑动变阻器的滑片c 向a 端移动，电流表的示数一定增大三、填空题9．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如下图甲所示。

物理选修3-5人教版第十七章波粒二象性章末复习(17张)(17张)-PPT优秀课件

例1
光电效应的规律是：
(1)任何一种金属都有一个__极__限____频率, 入射光的频率必须_大__于_____这个频率, 才能产生光电效应;
(2) 光电子的最入大射光初的强度动能与
无关,入只射随光着频率
的增
大而增大;
(3) 入瞬时射的光照射到金属上时10,-9秒光电子的发射几乎是 ________, 一般不超过________; 入射光的强度
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五、光的波粒二象性
光的干涉和衍射表明光确实是一种波，光电效应和康普顿效应无可辩驳地证明了光
是一种粒子，因此说：光是一种波，同时
(4) 产生光电效应时 , 成正比.
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光电流的强度与
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三、光的波粒二象性：光的本性揭示 1．爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有____粒__子__性，而在此之前，人们所观察到光的干涉、衍射、偏振等实验事实，清楚地显示光具有 ___波___动__性，光既具有波动性又具有粒子性，也就是光具有______波__粒__二__象．性 2．在宏观上大量光子表现为波动性，在微观上少数光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性,即光具有波粒二象性.波粒二象性揭示了光的本性．
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人教版高中物理选修3-5 第十七章波粒二象性基础知识梳理

第十七章波粒二象性17. 1 能量量子化一、黑体与黑体辐射1.热辐射(1)定义:我们周围的一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关,所以叫做热辐射.太阳、白炽灯中光的发射即热辐射。

(2)特点:热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

拓展延伸：(1)任何物体在任何温度下都会发生热辐射,这是由于物体中分子、原子受到激发而发射电磁波。

(2)热辐射是热能转化为电磁能的过程。

(3)除了热辐射外,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波,除光源外,我们看到的物体的颜色就是反射光的颜色。

2.黑体与黑体辐射(1)黑体定义:在热辐射的同时,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。

如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

(2)黑体辐射特点:黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

3.对黑体的理解黑体是一种理想化模型,作为热辐射研究的标准物体,黑体能使入射的电磁波全部被吸收,既没有反射,也没有透射(但黑体仍然要向外辐射电磁波).自然界不存在真正的黑体,但许多物体可以近似视为黑体。

如图所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出这个小孔就成了一个“绝对黑体”。

4.一般物体与黑体的比较二、黑体辐射的实验规律1.黑体辐射实验规律温度一定时:黑体辐射强度 (单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能)随波长的分布有个极大值。

随着温度的升高:(1)各种波长的辐射强度都有增加;(2)辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

特别提醒：黑体热辐射规律比一般物体的热辐射规律更简单,它辐射的电磁波强度按波长的分布只跟黑体温度有关。

三、普朗克能量量子化假说1.能量子定义普朗克认为,振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍,当带电微粒辐射或吸收能量时,也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的,这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。